(57)【要約】【課題】  チューブを屈曲させることなく小型化を可能とし、円滑な流体の流れを確保できる流体圧モータを提供する。【解決手段】  円筒状の内周面２を有するドラム１と、該ドラム１の内周面２に軸方向と平行に固定した複数の可撓性チューブ３と、前記ドラム１の内周面２と同軸で、この内周面２に回転可能に保持され、外面に複数条のネジ形螺旋突起４を有する円柱形状の回転体７とからなり、前記複数のチューブ３のドラム１に対する入口側を扁平状態で重ねて結束し、該結束部１４を通して前記ドラム内の複数のチューブに流体を流し、該流体圧により前記回転体７の螺旋突起４を押圧して該回転体７を回転させる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内周面を有するドラムと、
該ドラムの内周面に軸方向と平行に固定した複数の可撓性チューブと、
前記ドラムの内周面と同軸で、この内周面に回転可能に保持され、外面に複数条のネジ形螺旋突起を有する円柱形状の回転体とからなり、
前記複数のチューブのドラムに対する入口側を扁平状態で重ねて結束し、
該結束部を通して前記ドラム内の複数のチューブに流体を流し、該流体圧により前記回転体の螺旋突起を押圧して該回転体を回転させることを特徴とする流体圧モータ。
【請求項２】
前記回転体は、複数の薄板回転板を積層して形成され、各回転板は、その円周に沿って複数のローラをその半円以下の一部が回転板の外縁から突出するように回転可能に保持し、該ローラの突出部が前記ネジ形螺旋突起を形成するように各回転板を徐々にずらせて積層したことを特徴とする請求項１に記載の流体圧モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水等の低圧水源を利用して回転可能な流体圧モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
水道水等を利用して回転駆動可能な流体圧モータが本願発明者等により開発され提案されている（特許文献１）。しかしながら、この特許文献１の流体圧モータは、ドラム内周面の円周方向に沿って水道水を流すチューブを曲げて配設するため、チューブを円滑に曲げるにはドラムを大口径にしなければならず、小型化が図れなかった。この場合、ドラムの口径を無理に小さくするとチューブが屈曲して流体が円滑に流れなくなる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０４０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、チューブを屈曲させることなく小型化を可能とし、円滑な流体の流れを確保できる流体圧モータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、円筒状の内周面を有するドラムと、該ドラムの内周面に軸方向と平行に固定した複数の可撓性チューブと、前記ドラムの内周面と同軸で、この内周面に回転可能に保持され、外面に複数条のネジ形螺旋突起を有する円柱形状の回転体とからなり、前記複数のチューブのドラムに対する入口側を扁平状態で重ねて結束し、該結束部を通して前記ドラム内の複数のチューブに流体を流し、該流体圧により前記回転体の螺旋突起を押圧して該回転体を回転させることを特徴とする流体圧モータを提供する。
【０００６】
請求項２の発明では、前記回転体は、複数の薄板回転板を積層して形成され、各回転板は、その円周に沿って複数のローラをその半円以下の一部が回転板の外縁から突出するように回転可能に保持し、該ローラの突出部が前記ネジ形螺旋突起を形成するように各回転板を徐々にずらせて積層したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、ドラムの内周面でチューブを曲げることなく、軸方向に沿って真直ぐな状態で配設するため、ドラムの口径を小さくして小型化を図ることができる。チューブ内の流体圧により、チューブが回転体外面の螺旋突起を押圧し、軸方向と直角な方向に力を作用させて回転体を回転させる。回転体の回転に伴い、螺旋突起がドラム内周面のチューブを乗り越えるときに、チューブの内圧が上昇して大きな反力を受けるが、この反力に対応して、チューブを扁平させて結束させた結束部で自動切換え作用が起こり、圧力の高いチューブに流体が供給され、螺旋突起がチューブを乗り越えて円滑に回転動作を続行する。
【０００８】
請求項２の発明によれば、回転体が薄板回転板の積層体からなり、各薄板回転板が、外周縁に沿ってローラを有し、このローラにより螺旋突起を形成するため、螺旋突起がチューブを乗り越えて回転するときに、各薄板回転板が回転するとともにローラ自体が回転し、このローラの自転と回転板の公転の相互作用により、円滑な乗り越え回転動作が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施例の基本構成説明図である。
（A）に示すように、固定外枠を構成するドラム１の円筒状内周面２に、軸方向に平行に可撓性材料からなる複数の（図では２本の）チューブ３が固定される。このドラム１の内面に回転体（図２）が同軸的に嵌め込まれる。回転体の外面には螺旋状の突起が形成されている。この螺旋突起４は（B）に示すように、複数の回転可能なローラ５からなり、各チューブ３に圧接する。
【００１０】
各チューブ３に流体（例えば水道水）が矢印Wのように供給されると、螺旋突起４の手前側のチューブ３が水圧により膨らみ、螺旋突起４を図の左側に押圧して回転体を回転させる。
【００１１】
図２は、図１のドラムに嵌め込まれる回転体の基本構成図であり、（A）は正面図、（B）は側面図である。
回転軸６に回転体７が装着される。この回転体７は、薄板回転板８を積層して形成される。各薄板回転板８は、同厚の薄板ローラ５を外周に沿って複数個（この例では４個）備える。各ローラ５は、その半円以上の部分が回転板８の円弧状切欠き８a内に回転可能に保持され、残りの一部の円弧部分が回転板８の外面に突出する。このローラ５の突出部が、軸方向から見て位相が徐々にずれるように回転板８を積層し、全体として回転体７の外面にネジ状の螺旋突起４を形成する（図１（B）参照）。
【００１２】
図３は、本発明の実施例に係る流体圧モータの全体構成図である。（A）は軸に垂直方向の縦断面図、（B）は軸方向の縦断面図である。
ドラム１の円筒状内周面２に多数のチューブ３が軸方向と平行に固定される。このドラム１に回転体７が嵌め込まれ、両側面がカバー９ａ，９ｂで覆われる。カバー９ａ，９ｂを通して回転軸６が挿通する。カバー９ａ，９ｂには、各チューブ３と連通する流体入口側通路１６ａ，１６ｂ及び流体出口側通路１０が形成される。流体（例えば水道水）は、入口側通路１６ａ，１６ｂから矢印Ｗｉのように流入し、各チューブ３を矢印Wのように流れ、出口側通路１０を流れ共通の出口１７から矢印Ｗｏのように流出する。
【００１３】
複数のチューブ３は、複数の系統に分かれ（この例では２系統）、各系統ごとに入口側通路１６ａ又は１６ｂが接続される。各系統のチューブは、回転体７の回転に伴いローラ５がチューブ３を乗越えるときにローラ５に対する位相が同じとなって同じ内圧となるチューブである。これらのチューブ同士が同じ系統として同じ入口側通路１６ａ又は１６ｂに接続される。各入口側通路１６ａ，１６ｂにそれぞれチューブ３ａ，３ｂが接続され、２本のチューブ３ａ，３ｂは途中の結束部１４で扁平状態で重ね合せられて絞られる。この結束部１４で後述の自動切換え動作が行われ、チューブの内圧の高低に応じて、後述のように、流体を交互に切換えて入口側通路１６ａ，１６ｂのうち一方に供給する。なお、内圧が等しくなるチューブ同士を連通させて３系統又はそれ以上の系統を形成することも可能である。
【００１４】
各チューブ３に流体が流れることにより、前述（図１）のように、流体圧力により回転体７の螺旋突起４を押圧してこの回転体７を回転駆動する。回転体７は、その螺旋突起４がチューブ３を押し潰して乗り越えながら回転する。したがって、乗り越えるときに、チューブの内圧が上昇して大きな反力を受ける。本発明では、このような大きな反力を受けたチューブに対し流体が流れるように、チューブを選択して切換える流体の自動切換え構造（結束部１４）を備えている。
【００１５】
図４は、本発明で用いる流体の自動切換え構造の原理説明図である。
（Ａ）に示すように、共通の入口チューブ１３から第１系統チューブ１１と第２系統チューブ１２の２本のチューブに分岐する。この場合、そのままの状態では、（Ａ）に示すように、流体は第１系統及び第２系統のチューブ１１，１２に同等に流れる。本発明では、（B）に示すように、２本のチューブ１１，１２を結束部１４で扁平な状態で重ね、例えば剛性の強い紐で縛ったり、剛体で拘束して両チューブ１１，１２同士を結束して絞る。したがって、扁平面に垂直方向の動作範囲、すなわち両チューブの膨らみ量が規制される。この状態で、一方のチューブ（例えば第１系統チューブ）１１の下流側で、加圧部１５の力が作用してチューブ１１を塞ぐ方向に加圧した場合、チューブ１１内の圧力が上昇してチューブ１１が膨らむ。したがって、結束部１４において、第１系統チューブ１１が膨らむため、第２系統チューブ１２が扁平に押し潰されてチューブが塞がれ、流体が流れなくなる。これにより、流体は、加圧された側のチューブ１１にのみ流れて加圧力に対抗して流体を供給する。
【００１６】
図５は、本発明の実施例に係る流体圧モータのチューブに対する圧力状態の説明図である。
ドラム１の内周面に、第１系統のチューブ１１と第２系統のチューブ１２がそれぞれ４本ずつ交互に装着される。このドラム１の内面に回転体７が嵌め込まれ、矢印方向に回転する。回転体７は、外面に４つのローラ５が突出して前述のように螺旋突起４（図１〜３参照）を形成する。
【００１７】
（Ａ）の状態では、矢印方向に回転するローラ５の前側の第２系統チューブ１２が低圧でチューブが扁平に潰れ、ローラ５が乗越え中又は乗越え直後の第１系統チューブ１１が高圧状態でチューブが膨らんでいる。この状態からローラ５が回転して第２系統チューブ１２を乗越えるとき及び乗越えた後は、（B）に示すように、第２系統チューブ１１が高圧で膨らみ、第１系統チューブ１１は低圧となって扁平に潰れる。この（Ａ）（Ｂ）の状態を、前述の流体圧の自動切換え作用により、交互に繰り返すことによって、回転体７は、ドラム１内で２系統のチューブ１１，１２を円滑に乗越えながら回転する。
【００１８】
図６は、本発明の実施例に係る流体圧モータの配管系統図である。
水道の蛇口に接続された入口チューブ１３は、前述のように、第１系統チューブ１１と第２系統チューブ１２の２系統に分岐し、結束部１４で重ねて絞られる。この結束部１４の下流側で、さらにそれぞれ４本に分岐してドラム１内に装着される。チューブはポリオレフィン系樹脂からなる柔軟な可撓性チューブである。
【００１９】
このような配管構成において、結束部１４の上流側では２本のチューブ内の圧力は等しく、下流側の背圧が異なる。すなわち、ドラム１内で回転体のローラがチューブを乗越えるときに高圧になるため、前述のように、第１系統及び第２系統のチューブ内の圧力が交互に高低を繰り返す。この第１チューブ１１と第２チューブ１２の圧力差により、結束部１４において、高圧チューブが低圧チューブを押し潰し、低圧チューブの流れが遮断される。
【００２０】
これにより、ドラム１内で第１系統チューブ１１と第２系統チューブ１２の自動切換え動作が行われる。すなわち、ローラに潰されているチューブ（例えば第１系統）は高圧になり、これから潰されようとしているチューブ（第２系統）は低圧状態にある。このため、結束部１４では、第１系統チューブ１１が第２系統チューブ１２の流路を遮断し（図示した状態）、第２系統チューブ１２の圧力がさらに低下する。その結果、ドラム内で第２系統のチューブ１２をローラが押し潰して回転し、第２系統が高圧化する。逆に第１系統ではローラが離れて低圧化する。すると結束部１４において今度は逆に第２系統チューブ１２が第１系統チューブ１１の流路を遮断して再びローラが回転する。以上の繰り返しにより、切換え動作が自励的に行われる。
【００２１】
この場合、結束部１４の位置を変化させることにより圧力伝達の時定数が変化するため、切換えの振動数を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の流体圧モータの動作原理説明図。
【図２】本発明の流体圧モータの回転体の構成図。
【図３】本発明の実施例の構成図。
【図４】本発明で用いる流体圧自動切換え構造の原理説明図。
【図５】本発明の実施例の動作説明図。
【図６】本発明の実施例の配管系統図。
【符号の説明】
【００２３】
１：ドラム、２：内周面、３，３ａ，３ｂ：チューブ、４：螺旋突起、
５：ローラ、６：回転軸、７：回転体、８：薄板回転板、８ａ：切欠き、
９ａ，９ｂ：カバー、１０：出口側流体通路、１１：第１系統チューブ、
１２：第２系統チューブ、１３：入口チューブ、１４：結束部、１５：加圧部、１６ａ，１６ｂ：入口側流体通路、１７：出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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